计算流体力学及其在化学工程中的应用

本书介绍了计算流体力学（CFD）相关的基础知识和数值算法，并根据化工过程以及单元操作的特点，详细介绍了多相流、燃烧、微观混合等应用模型，以及如何将这些应用模型集成于CFD主解器的框架中。本书的优选特点是通过典型案例向读者全面介绍CFD相关理论模型在具体的化工过程中的应用方法，帮助读者充分了解如何利用CFD有效地服务于化工工艺和设备的优化、设计、放大及创新。全书共七章，前两章是基础理论知识、模型与数值算法；后五章根据应用单元或工艺，系统阐述CFD仿真在流体输送及非传质多相流、传热过程、传质与分离过程、化学反应过程及反应器优化与放大、化工安全等领域的相关应用。本书可作为高等学校化学工程与技术学科的研究生教材，也可供从事 化工行业和流程工业研发、设计以及生产的技术人员参考。

卫宏远教授，重量特聘专家，天津大学作为杰出人才引进的国际有名化工工艺开发与优化、计算流体力学与流体混合、过程放大与工艺安全专家。毕业于英国曼彻斯特理工大学并获博士学位，随后在英国国家流体力学研究中心担任高级研究员和顾问。2002年回国后，在天津大学讲授化工过程计算流体力学研究生课程和Computational Fluid Dynamics for Chemical Engineering博士生双语前沿讲座课程。带领团队为二十多家国有大型企业破解“卡脖子”技术难题。创建了天津大学-英国阿斯利康联合实验室和天津大学-美国宝洁创新技术研究院。任《精细化工》、《炼焦化学》、Cogent Engineering编委，曾任第17～21届国际工业结晶大会科学委员会委员。

前言
第1章 计算流体力学概述
1.1 什么是计算流体力学
1.2 流体流动基本特性
1.2.1 流体特性
1.2.2 流动特性
1.3 流体流动控制方程
1.3.1 质量守恒方程
1.3.2 动量守恒方程
1.3.3 能量守恒方程
1.3.4 组分质量守恒方程
1.3.5 控制方程的通用形式
1.4 CFD控制方程的离散
1.4.1 离散目的
1.4.2 离散网格
1.4.3 离散方法
1.4.4 离散格式
1.5 CFD求解方法
1.5.1 基于压力的求解器
1.5.2 基于密度的求解器
1.6 CFD求解过程
1.7 常用CFD商业软件
1.7.1 前处理软件
1.7.2 求解器
1.7.3 后处理软件
1.7.4 综合软件
符号说明
参考文献
第2章 CFD模拟常用应用模型
2.1 湍流
2.1.1 湍流简介
2.1.2 湍流模型
2.1.3 近壁流动
2.2 热传递
2.2.1 热传递概述
2.2.2 热传递模型
2.3 化学反应与燃烧
2.3.1 概述
2.3.2 化学反应与燃烧模型
2.3.3 微观混合
2.4 多相流
2.4.1 多相流概述
2.4.2 多相流分类
2.4.3 多相流模型
2.5 其他应用模型
2.5.1 移动区域模型
2.5.2 非牛顿流体模型
符号说明
参考文献
第3章 CFD在单相流和非相间传质流过程中的应用
3.1 流体输送
3.1.1 流体输送简介
3.1.2 流体输送应用模型
3.1.3 CFD在流体输送中的应用
3.1.4 离心泵模拟案例分析
3.2 搅拌混合
3.2.1 搅拌混合简介
3.2.2 搅拌混合CFD模拟概述
3.2.3 搅拌混合模拟案例分析
3.3 沉降
3.3.1 沉降简介
3.3.2 沉降CFD模拟概述
3.3.3 重力空气分级器模拟案例分析
3.4 过滤
3.4.1 过滤简介
3.4.2 过滤应用模型
3.4.3 CFD在过滤中的应用
3.4.4 陶瓷过滤器模拟案例分析
3.5 流态化
3.5.1 流态化概述
3.5.2 流化床CFD模拟概述
3.5.3 流化床模拟案例分析
符号说明
参考文献
第4章 CFD在传热过程中的应用
4.1 传热过程
4.1.1 传热过程简介
4.1.2 换热过程应用模型
4.1.3 CFD在换热器中的应用
4.1.4 管式换热器模拟案例分析
4.2 蒸发
4.2.1 蒸发简介
4.2.2 蒸发应用模型
4.2.3 CFD在蒸发中的应用
4.2.4 盐水液滴蒸发模拟案例分析
4.3 物料干燥
4.3.1 物料干燥简介
4.3.2 物料干燥应用模型
4.3.3 CFD在物料干燥中的应用
4.3.4 喷雾干燥模拟案例分析
符号说明
参考文献
第5章 CFD在分离过程中的应用
5.1 气体吸收
5.1.1 气体吸收简介
5.1.2 气体吸收应用模型
5.1.3 CFD在气体吸收中的应用
5.1.4 吸收塔模拟案例分析
5.2 蒸馏
5.2.1 莁馏简介
5.2.2 蒸馏应用模型
5.2.3 CFD在蒸馏中的应用
5.2.4 板式塔模拟案例分析
5.3 萃取
5.3.1 萃取简介
5.3.2 萃取CFD模拟概述
5.3.3 萃取塔模拟案例分析
5.4 工业结晶
5.4.1 工业结晶简介
5.4.2 工业结晶应用模型
5.4.3 CFD在工业结晶中的应用
5.4.4 反应结晶模拟案例分析
5.5 吸附
5.5.1 吸附简介
5.5.2 吸附应用模型
5.5.3 CFD在吸附中的应用
5.5.4 吸附模拟案例分析
5.6 膜分离
5.6.1 膜分离简介
5.6.2 膜分离应用模型
5.6.3 CFD在膜分离中的应用
5.6.4 膜分离模拟案例分析
符号说明
参考文献
第6章 CFD在化学反应过程中的应用
6.1 微观混合
6.1.1 微观混合嵌入CFD模拟化学反
6.1.2 微观混合模拟案例分析
6.2 催化
6.2.1 催化简介
6.2.2 催化过程应用模型
6.2.3 CFD在催化中的应用
6.2.4 催化模拟案例分析
6.3 聚合反应
6.3.1 聚合反应简介
6.3.2 聚合反应应用模型
6.3.3 CFD在聚合反应中的应用
6.3.4 聚合反应模拟案例分析
6.4 电化学反应
6.4.1 电化学反应简介
6.4.2 电化学反应应用模型
6.4.3 CFD在电化学反应中的应用
6.4.4 电化学反应模拟案例分析
6.5 燃烧
6.5.1 燃烧应用模型
6.5.2 CFD在燃烧中的应用
6.5.3 燃烧反应模拟案例分析
6.6 微反应器
6.6.1 微反应器简介
6.6.2 CFD在微反应器中的应用
6.6.3 微反应器CFD模拟案例分析
6.7 反应器放大
6.7.1 反应器放大方法与准则
6.7.2 CFD在反应器放大过程中的应用
6.7.3 反应器放大模拟案例分析
符号说明
参考文献
第7章 CFD在化工安全领域中的应用
7.1 化工安全简介
7.1.1 化工生产的特点
7.1.2 化工安全生产的意义
7.1.3 化工安全的重要性
7.1.4 本质安